NL8203519A - Werkwijze en inrichting voor het bepalen van een kernmagnetisatieverdeling in een deel van een lichaam. - Google Patents

Description

V s- * ft.· · t * PHN 10.438 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Werkwijze en inrichting voor het bepalen van een kernmagnetisatieverdeling in een deel van een lichaam.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bepalen van een kernmagnetisatieverdeling in een deel van een lichaam, waarbij in een eerste richting een stationair, homogeen magneetveld wordt opgewekt, waarin het lichaam zich bevindt en 5 a) een hoog-frequent electromagnetische puls wordt opgewekt, waarvan de magnetische veldrichting loodrecht op de veldrichting van het hoiro-geen magneetveld is gericht voor het in een om de eerste veldrichting precederende beweging brengen van de magnetisatie van kernen in het lichaam, waarbij een resonantiesignaal wordt opgewekt, 10 b) waarna óf een eerste óf een eerste en een tweede gradient-magneetveld gedurende een voorbereidingstijd worden aangelegd, waarvan de gradient-richtingen loodrecht op elkaar zijn gericht en de veldrichtingen met de eerste richting samenvallen, c) waarna een verder gradientveld gedurende een meettijd wordt aangelegd, 15 waarvan de gradientrichting loodrecht op de gradientrichting van ten minste een onder b) genoemde gradientmagneetvelden staat en de veldrichting met de eerste richting samenvalt, waarbij de meettijd is opgedeeld in een aantal even grote bemonsteringsintervallen voor het periodiek nemen van een aantal (n) bemonsteringssignalen van het 20 resonanties ignaal, d) waarna telkens na een wachttijd de stappen a), b) en c) een aantal malen (n') worden herhaald, waarbij de integraal van de sterkte van ten minste een gradientveld over de voorbereidingstijd telkens een verschillende waarde heeft, voor het verkrijgen van een groep bemon- 25 steringssignalen, waaruit na Fouriertransformatie ervan een beeld van de verdeling van de geïnduceerde kernmagnetisatie wordt bepaald.

De uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting voor het bepalen van de kernmagnetisatieverdeling in een deel van het lichaam, welke inrichting bevat : 30. a) middelen voor het opwekken van een stationair homogeen magneetveld, . b) middelen voor het opdekken van een hoog-frequent electromagnetische straling, waarvan de magnetische veldrichting dwars op de veldrichting van het homogeen magneetveld is gericht, 820-3 5 1 9 > ( *

V

PHN 10.438 2 c) middelen voor het opwakken van ten minste een eerste en een tweede gradientmagneetveld, waarvan de veldrichtingen samenvallen met de veldrichting van het homogeen magneetveld en waarvan de gradient-richtingen loodrecht op elkaar zijn gericht, 5 d) bemonsteringsmiddelen voor het bemonsteren bij aanwezigheid van een door de onder c) genoemde middelen opgewekt gradientmagneetveld van een met de onder a) en b) genoemde middelen opgewekt resonantie-signaal, na conditionering van het resonantiesignaal met ten minste een met de onder c) genoemde middelen opgewekt gradientveld, 10 e) verwerkingsmiddelen voor het verwerken van de door de bemonsteringsmiddelen geleverde signalen, en f) besturingsmiddelen voor het besturen van ten minste de onder b) tot en met e) genoemde middelen voor het opwekken, conditioneren, bemonsteren en verwerken van een aantal resonantiesignalen, waarbij elk 15 resonantiesignaal steeds in een voorbereidingstijd wordt geconditioneerd, waarbij de besturingsmiddelen aan onder c) genoemde middelen stuursignalen toevoeren voor het instellen van de sterkte en/of tijdsduur van ten minste een gradientmagneetveld, waarbij telkens na elke wachttijd de integraal van de sterkte over de tijdsduur van ten 20 minste een gradientmagneetveld verschillend is.

Een dergelijke werkwijze (ook wel Fourierzeugmatografie genoemd) en inrichting zijn bekend uit de Duitse octrooiaanvrage DE-OS 26.11.497. Bij een dergelijke werkwijze wordt een te onderzoeken lichaam aan een sterk, stationair homogeen magneetveld Bo onderworpen, waarvan de 25 veldrichting samenvalt met bijvoorbeeld de Z-as van een carthesis (x, y, z) coördinatenstelsel. Met het stationair magneetveld Bo wordt een kleine polarisatie van de in het lichaam aanwezige kernspins verkregen en wordt de mogelijkheid geschapen, om kernspins een precessiebeweging om de richting van het magneetveld Bo te laten maken. Na het aanleggen van 30 het magneetveld Bo wordt een bij voorkeur 90° - impuls van een hoogfrequente elektromagnetische straling opgewekt, (met een hoek-frequentie CO =<y.Bo, waarin ^de gyrcmagnetische verhouding en Bo de sterkte van het magneetveld is),. die de magnetisatierichting van in het lichaam aanwezige kernen over een hoek (90°) draait. Na het beëindigen van de 90°-impuls 35 zullen de kernspins gaan precederen rond de veldrichting van het magneetveld Bo en een resonantiesignaal opwekken (FID-signaal). Met behulp van de gradientmagneetvelden G , G , G , waarvan de veldrichting samenvalt x y z met die van het magneetveld Bo, is het mogelijk een totaal magneetveld 8203519 t \ J '

V

PHN 10.438 3 B = Bo + Gx + Gy + Gz op te wekken, waarvan de sterkte plaats-afhankelijk is, omdat de sterkte van de gradientmagneetvelden G^, G^, G^ een gradient heeft in respectievelijk de x, y en z-richting.

Er wordt na de 90° impuls een veld G gedurende een tijd t 5 aangelegd en daarna een veld G^ gedurende een tijd t , waardoor de pre-cessiebeweging van de geëxiteerde kernspins plaatsafhankelijk wordt beïnvloed. Na deze voorbereidingsfase (dus na t + t ) wordt een veld G

x y z aangelegd en wordt het FID signaal (in feite de son van alle magnetisa- ties van de kernen) gedurende een tijd t op N meetmomenten bemonsterd.

z z 10 De hiervoor beschreven meetprocedure wordt dan vervolgens 1 x m maal herhaald, waarbij voor t en/of t steeds verschillende waarden worden x y genomen. Hierdoor verkrijgt men (Nz x m x 1) bemonsteringssignalen, die de informatie over de magnetisatieverdeling in een deel van het lichaam in de x, y, z ruimte. De 1 x m gemeten N bemonsteringssignalen worden z 15 telkens in een geheugen opgeslagen (op N x m x 1 geheugenplaatsen), z waarna door een 3-D Fourier transformatie van de bemonsteringssignalen van de FID-signalen een beeld van de kernmagnetisatieverdeling wordt verkregen.

Het is natuurlijk ook mogelijk cm met behulp van selectieve 20 excitatie slechts het FID signaal vah kernspins in een (willekeurig in oriëntatie te kiezen) 2-dimensionaal vlak op te wekken, zodat dan bijvoorbeeld slechts m maal een FID signaal behoeft te worden opgewekt om via een 2-dimensionale Fourier transformatie een beeld van de magnetisatieverdeling in m x N punten in het gekozen vlak te verkrijgen. Het z 25 is uit het voorgaande duidelijk dat bij toepassing van de Fourierzeugma-tografiemethode de tijd nodig voor het maken van een beeld van de magnetisatieverdeling kan oplopen tot minimaal enkele minuten. Een dergelijke meettijd is onbehoorlijk lang voor een patiënt, die wordt onderzocht en die zich gedurende deze tijd niet mag bewegen.

30 De uitvinding stelt een methode voor waarbij de tijd nodig voor het maken van een beeld met een resolutie die ten minste even hoog is als bij het toepassen van de Fourierzeugmatografietechniek, aanzienlijk is teruggebracht.

Een werkwijze volgens de uitvinding heeft daartoe het kenmerk 35 dat tijdens de meettijd een extra gradientmagneetveld wordt opgewekt, waarvan de gradientrichting overeenkomt met de gradientrichting van een gradientmagneetveld, dat tijdens de voorbereidingstijd wordt opgewekt en waarvan de veldrichting net de eerste richting samenvalt, dat het extra 8203519 t V , ( V .

PEN 10.438 4 gradientmagneetveld in de tijd periodiek is en een periode heeft, die gelijk is aan het bemonsteringsinterval en dat de door het extra gradientmagneetveld op de kemmagnetisatie uitgeoefende invloed geïntegreerd over een bemonsteringsinterval nul is, waarbij na het begin en voor het 5 einde van elk bemonsteringsinterval ten minste een extra bemonstering wordt genomen.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt tijdens het aanwezig zijn van het opgewekte FID signaal een extra in tijd gemoduleerd gradient-veld aangelegd, waardoor de mogelijkheid ontstaat in de tijdperiode 10 tussen twee bemonsteringen (bepaald door het oplossend vermogen in een beeld van een kernmagnetisatieverdeling bij de bekende Fourierzeugmatogra-fie) nog een of zelfs verscheidene extra FID signaalbemonsteringen te plegen. Per meetcyclus (voorbereidingstijd + meettijd + wachttijd) worden derhalve ten minste twee maal (p maal) zoveel bemonsteringen verkregen, 15 zodat het aantal uit te voeren ireetcycli gehalveerd (of met een factor p verkleind) wordt.

Opgemerkt wordt, dat er een werkwijze voor het bepalen van een kernmagnetisatieverdeling bekend is, waarbij tijdens een enkelè meetcyclus (dus uit een FID signaal) zodanige informatie wordt gewonnen door ge-20 brulk te maken van in tijd gemoduleerde gradientvelden, dat daaruit een tweedimensionale kernmagnetisatieverdeling kan worden gereconstrueerd.

Deze werkwijze wordt "echoplanar methode" genoemd en staat beschreven in een artikel van P. Mansfield en I.L. Pykett getiteld :"Biological and Medical Imaging by NMR", en gepubliceerd in Journal of Magnetic Resonance, 25 29, 1978, pp 355-373, alsook in het artikel van L.F. Feiner en P.R.

Locher getiteld : "On NMR Spin Imaging by Magnetic Field Modulation" en gepubliceerd in Applied Physics 22, 1980, pp 257-271. De echo-planar methode maakt gebruik van tijdsafhankelijke magnetische veldgradienten gedurende de meting van het FID signaal. Met de echo-planar methode is 30 het mogelijk om een volledig 2-dimensionaal beeld te verkrijgen binnen de tijd van één enkel FID signaal. Het in kaart brengen van de kernmagnetisatieverdeling . in een te onderzoeken vlak van het lichaam wordt gerealiseerd door naast het uniforme magnetische veld, bijvoorbeeld in de z-richting, bijvoorbeeld in diezelfde richting een magnetisch veldgradient 35 G en gelijktijdig een (90°) hoog-frequent in amplitude gemoduleerde puls Λ toe te passen ten einde een FID signaal te genereren in een vlakje met een dikte Δ z. Onmiddelijk na de hoog-frequente puls wordt bet gradientveld G uitgeschakeld en het FID signaal wordt gemeten bijvoorbeeld bij een λ 8203519 is, ' 1 PHN 10.438 5 wisselend gradientveld en een vast gradientveld (beeld van x-y-vlak).

Het. aantal meetpunten nodig voor een volledig 2-dimensionaal beeld worden bij de echo-planar methode bij één enkel FID signaal gemeten.

5 Om een in de praktijk gewenste resolutie te verkrijgen is het bij deze echo-planar methode nodig de periodiek in de tijd wisselende gradient een hoge frequentie en sterkte te geven. Hierdoor ontstaan grote veranderingen (dG/dt) van het gradient-magneetveld, hetgeen onwenselijk is voor een patiënt. De sterkte van de gradientvelden, die bij de werkwijze 10 volgens de uitvinding worden toegepast is wezenlijk lager dan de sterkte van de gradientvelden, die bij.de echo-planar methode worden toegepast. Derhalve zijn de door het moduleren veroorzaakte veranderingen in de veldsterkte ook beduidend lager, hetgeen van voordeel is.

De uitvinding zal worden teogelicht aan de hand van de in 15 tekening weergegeven voorbeelden, in welke tekening : figuur 1a een spoelenstelsel weergeeft, dat deel uitmaakt van een inrichting voor het uitvoeren van een . werkwijze volgens de uitvinding; figuur 1b in schets in perspectief de vorm van de x/y gradient 20 spoelen weergeeft; figuur 1c een vorm van een hoog-frequent veld genererende spoelen weergeeft; figuur 2 een inrichting toont voor het uitvoeren van een werkwijze volgens de uitvinding; 25 figuur 3a een eenvoudige uitvoeringsvorm van een werkwijze en 3b volgens de uitvinding uitbeelden; figuur 4 een andere uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding af beeldt; figuur 5 toont op welke tijdstippen de bemonsteringen 30 moeten geschieden voor een sinusvormige gradient en de te meten lijnen; figuur 6 een verdere uitvoeringsvorm van een deel van de inrichting volgens de uitvinding toont.

In figuur 1a is een spoelenstelsel Ί0 afgebeeld dat deel 35 uitmaakt van een inrichting die wordt gebruikt voor het bepalen van een kernmagnetisatieverdeling in een deel\an een lichaam 20. Het deel heeft bijvoorbeeld een dikte Δζ en ligt in x-y vlak van het getekend coördinatenstelsel x.y.z. De y-as van het stelsel is daarbij loodrecht op het 8203519 » s , J \ Λ PHN 10.438 6 vlak van tekening omhoog gericht. Mat het spoelenstelsel 10, wordt een uniform stationair magneetveld Bq met een veldrichting parallel aan de z-as, drie gradientmagneetvelden G , G en G met een veldrichting paral- x y z lel aan de z-as en met een gradientrichting parallel aan respectievelijk 5 de x, y en z-as en een hoogfrequent magneetveld opgewekt. Het spoelenstelsel jO bevat daartoe enkele hoofdspoelen 1 voor het opwekken van het stationaire uniforme magneetveld Bq met een sterkte van enkele tienden Tesla. De hoofdspoelen 1 kunnen bijvoorbeeld op het oppervlak van een bol 2 zijn geplaatst, waarvan het middelpunt in de oorsprong 0 van het 10 weergegeven cartbesisch coördinatenstelsel x, y, z ligt, waarbij de assen van de hoofdspoelen 1 samenvallen met de z-as.

Verder bevat het spoelenstelsel K) bijvoorbeeld vier op hetzelfde boloppervlak geplaatste spoelen 3^, 3^ waarmee het gradientmagneetveld Gz wordt opgewekt. Een eerste stel 3a wordt daartoe in tegengestelde zin 15 ten opzichte van de doorstroming van het tweede stel 3b met een stroom bekrachtigd, hetgeen in de figuur met 0 en 0 is aangeduid. Hierbij betekent 0 een in de doorsnede van de spoel 3 gaande stroom en® een uit de doorsnede van de spoel komende stroom.

Het spoelenstelsel 10 bevat bijvoorbeeld een viertal rechthoek-20 spoelen 5 (slechts twee zijn weergegeven) of een viertal andere spoelen zoals bijvoorbeeld "Golay-coils" voor het opwekken van het gradientmagneetveld Gy. Voor het opwekken van het gradientmagneetveld Gx dienen vier spoelen 7, die eenzelfde vorm als de spoelen 5 hebben en die over een hoek van 90° rond de z-as ten opzichte van de spoelen 5 zijn ver-25 draaid. Om een betere indruk te geven van de vorm van de spoelen 7 (en 5) is in figuur 1b een schets in perspectief weergegeven. In de spoelen 7 is verder de richting, waarin een electriscbe stroom de spoelen 7 doorloopt, met pijlen 9 aangegeven.

In figuur 1a is verder nog een spoel 11 weergegeven, waarmee 30 een hoogfrequent electromagnetisch veld is op te wekken en te detecteren.

In figuur 1c is een perspectivische indruk van de spoel Y\_ weergegeven.

De Spoel 11 bevat twee helften 11a en 11b, die electrisch met elkaar verbonden zijn op een zodanige wijze dat in bedrijf de door pijlen 13 weergegeven stroomrichtingen worden verkregen.

In figuur 2 is een inrichting 15 voor het uitvoeren van een werkwijze volgens de uitvinding weergegeven. De inrichting J_5 bevat spoelen 1, 3, 5, 7 en 11 die aan de hand van figuur 1a, b, c reeds werden toegelicht, stroomgeneratoren respectievelijk 17, 19, 21 en 23 voor het 8203519 f ' t

, V

\ PHN 10.438 7 bekrachtigen van de spoelen respectievelijk 1, 3, 5 en 7 en een hoogfrequent signaalgenerator 25 voor het bekrachtigen van de spoel 11. De inrichting 25 bevat ook een hoogfrequent signaaldetector. 27, een demodulator 28, een bemonsteringsschakeling 29, verwerkingsmiddelen zoals een 5 analoog-digitaal omzetter 31, een geheugen 33 en een rekenschakeling 35 voor het uitweren van een Fourier transformatie, een stuureenheid 37 voor het sturen van de bemonsterings tijdstippen en verder een weergeef inrichting 43 en centrale besturingsmiddelen 45, waarvan de functies en onderlinge relaties verderop zullen worden toegelicht.

10 Met de geschetste inrichting 15 wordt een werkwij ze voor het bepalen van de kernmagnetisatieverdeling in een lichaam 20 zoals hieronder beschreven uitgevoerd. De werkwijze omvat verscheidene stappen. Alvorens tot het "meten" over te gaan worden de in het lichaam aanwezige kernspins resonant geëxciteerd. Het resonant exciteren van de kernspins 15 geschiedt door het inschakelen van de stroomgenerator 17 vanuit de centrale besturingseenheid 45 waardoor de spoel 1 wordt bekrachtigd. Hierdoor wordt er een stationair en uniform magneetveld Bq opgewekt. Verder wordt de hoogfrequent generator 25 gedurende een korte tijd ingeschakeld, zodat de spoel 11 een hoogfrequent electromagnetisch veld (r.f.

20 veld) opwekt. Door de aangelegde magnetische velden kunnen de kernspins in het lichaam 20 worden geëxciteerd, waarbij de geëxciteerde kern-magnetisatie een zekere hoek, bijvoorbeeld 90° (90° r.f puls), maakt met het uniforme magneetveld Bq . Waar en welke kernspins worden geëxciteerd hangt onder meer af van de sterkte van het veld B , van een eventueel 25 aan te leggen gradientmagneetveld en van de hoekfrequentie Cfr van het hoogfrequent electromagnetische veld, daar aan de vergelijking »0 = ^0 (1) moet worden voldaan, waarin ^ de gyromagnetische verhouding is, (voor vrije protonen, bijvoorbeeld H20 protonen is deze = 42.576 MHz / T). Na een excitatietijd wordt de hoogfrequent generator 25 30 uitgeschakeld door de centrale besturingsmiddelen 45. Het resonant exciteren geschiedt telkens aan het begin van elke meetcyclus. Voor sommige uitvoeringsvormen worden er gedurende de meetcyclus ook r.f. pulsen in het lichaam geïnduceerd. Deze r.f. pulsen zijn dan bijvoorbeeld 90° r.f.pulsen of een serie samengesteld uit (zowel 90° als) 180° r.f. pulsen, die 35 periodiek in het lichaam worden geïnduceerd. In dit laatste voorbeeld spreekt men van "spin-echo"* Spin echo is onder andere beschreven in het artikel van I.L. Pykett "NMR Imaging in Medicine" gepubliceerd in Scientific American, mei 1982.

8203519 1 s « Λ PHN 10.438 8

Tijdens een volgende stap worden er bruikbare bemonsterings-signalen verzameld. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van de gradientvelden die door de generatoren 19, respectievelijk 21, 23 worden opgewekt onder besturing van de centrale besturingsmiddelen 45. Het detecteren van het 5 resonantiesignaal (FID-signaal genoemd) geschiedt door het inschakelen van de hoogfrequent detector 27, de demodulator 22, .de bemonsterings-schakeling 29, de analoog-digitaal omzetter 31 en de stuureenbeid 37.

Dit FID signaal is ontstaan doordat ten gevolge van de r.f. excitatie puls de kemmagnetisaties zijn gaan precéderen rond de veldrichting van het 10 magnetische veld Bq . Deze kemmagnetisatie induceert nu in de detectie-spoel een inductiespanning waarvan de amplitude een maat is voor de kern-magnetisatie.

De van de bemonsteringsschakeling 29 afkomstige analoge bemonsterde FID-signalen worden omgezet in digitale vorm (omzetter 31) en 15 zo in een geheugen 33 opgeslagen. Na verloop van meettijd T worden door de centrale besturingsmiddelen 45 de generatoren 19, 21 en 23, de bemonsteringsschakeling 29, de stuureenbeid 37 en de analoog-digitaal omzetter 31 stopgezet.

Het bemonsterde FID-signaal is in het geheugen 33 opgeslagen 20 en zal na Fourier transformatie in de rekenschakeling 35 een. spectrum leveren, waarvan de amplituden gegevens over kernmagnetisaties bevatten. Helaas is geen een op een vertaling vanuit het spectrum naar plaats mogelijk. Derhalve wordt het door de rekenschakeling 35 verwekte resonantiesignaal eerst in het geheugen 33 opgeslagen. Op welke wijze een ver-25 taling naar plaats mogelijk is hangt af van de wijze waarop de gradient-magneetvelden zijn gebruikt.

De werkwijze volgens de uitvinding heeft in het bijzonder betrekking op een beeldvormingsaspect van NMR. Om de werkwijze volgens de uitvinding voldoende begrijpbaar te maken is het noodzakelijk even in 30 te gaan op de theorie van NMR beeldvorming. Dit zal worden gedaan aan de hand van een eenvoudig geval waarbij het in beeld brengen van een ééndimensionaal (verder 1D genaamd) object zal worden beschreven.

Stel het object, dat NMR actieve kernen zoals bijvoorbeeld protonen bevat, bevindt zich in een homogeen magneetveld Bq . Er wordt met 35 behulp van een radiofrequente excitatie puls (90° r.f. puls) een magnetisatie van kernen die dwars op het magneetveld BQ gericht, verkregen. Na de excitatie wordt gedurende een voorbereidingstijd een gradient in het Bq veld aangelegd. Deze gradient staat in de richting van het 1d object 8203519 PHN 10.438 9 t - i l \ dat bijvoorbeeld langs de x-as van een x, y, z referentiestelsel is geplaatst. Het gradientmagneetveld wordt dan beschreven door :

Gx = d B° · x (2) 5 dx

waarin x een eenheldsvector in de x-richting voor stelt. Merk op dat wanneer het gradientmagneetveld G homogeen is, dit betekent dat G

^ X

onafhankelijk van x is dit een lineaire variatie beschrijft tassen de sterkte van het Bq veld en de x-coördinaat. In aanwezigheid van Gx zullen 10 de kernmagnetisaties nu gaan precederen met een frequentie die afhankelijk is van hun x-coördinaat volgens de relatie c^(x) =%+y gx ·χ o) 15 Het in de spoel geïnduceerde signaal bestaat nu niet uit één enkele frequentie maar uit een reeks frequenties&^(x). Door nu op het gemeten signaal een Fourier analyse toe te passen is het nogelijk om de sterkte van de precederende kernmagnetisatie als functie van de frequentie te bepalen. Daar nu de frequentie eenduidig afhankelijk is van de 2Q coördinaat (uitdrukking (3)) is de kernmagnetisatie als functie van de x-coördinaat bepaald waarmee dus een NMR opname van het 1D object gemaakt is. De beeldinformatie is daarbij de grootte van de kernmagnetisatie. Deze wordt uiteraard mede bepaald door de dichtheid ^ van de NMR-actieve kernen, maar ook andere parameters zoals de spin-rooster relaxatietijd 25 en de spin-spin relaxatietijd T^ zijn van invloed op het verkregen beeld.

De te meten inductiespanning wordt dubbelfase-gevoelig gedetecteerd. Dit betekent dat het signaal wordt gemengd met een referentiesignaal dat in het algemeen dezelfde frequentie heeft als de radiofrequente excitatiepuls. Het gemeten signaal wordt daardoor op de frequentieas verschoven, waarbij de verschuiving een grootte heeft. Bij dubbel-uU o fase gevoelige detectie wordt het signaal eenmaal gemengd met een eerste referentie die een fase heeft ten opzichte van het radiofrequente signaal waarmee de excitatie plaats vindt, en eenmaal net een tweede referentie (l£ + 90° ) die dezelfde frequentie heeft maar waarvan de fase 35 90° ten opzichte van die eerste referentie verschoven is.

Dit komt erop neer dat men in een assenstelsel,dat met frequen-tieCt?o = 2XiVo om Bq precedeert?de componenten van de totale kernmagnetisatie bepaalt ên vel de componenten in een stelsel dat in het roterend 8203519 r s » PHN 10.438 10 stelsel stilstaat, en waarvan een van de assen een hoek J[ maakt met de as waarlangs tijdens de excitatie het r.f. veldl^ gericht is. In het geval dat J[ = 0 worden dus de componenten van de totale kernmagnetisa-tie bepaald die in fase respectievelijk 90° uit fase zijn net bet r.f.

5 veld van de excitatiepuls. Döor dubbelfase-gevoelige detectie toe te passen is het mogelijk in het roterend stelsel onderscheid te maken tussen links en rechts draaiende magnetisaties. Equivalent hiernee is dat na dubbelfase-gevoelige detectie positieve en negatieve frequenties kunnen worden onderscheiden. Als nu het 1D object symmetrisch om de oorsprong 10 is geplaatst (dit is het punt waar de gradient geen bijdrage aan het uitwendige veld levert), dan ligt na de dubbelfase-gevoelige detectie het signaal in de frequentieband die van - tot. +6^ loopt. Hierin is ^ =/Gx . 1 met 1 de halve lengte van het object. De beide signalen die na de dubbelfase-gevoelige detectie werden verkregen zullen in het 15 vervolg het reële respectievelijk het imaginaire signaal worden genoemd.

De Fourier transformatie van deze signalen laat zich nu complex beschrijven. Het complexe tijdsignaal. f (t) = f(t) + i>f2 (t) (4) wordt na de Fourier transformatie geschreven als : 20 g(&?) = Γf(t) e i0?t dt

-OO

= g1 ( o?) + ig2 ( cjr) (4) waarin 25 g1 (cJ) fy (t) cos (wt) dt s^n dt

en oo OO

g~ (o?) = Γ f 0 (t) cos (<ot) dt + f f 1 (t) sin (af t) dt .

30 Dus ook het spectrum g( ) is nu complex. In het bovenstaande is aangenomen dat de functies f^ en op de gehele tijdas als continue functies zijn bekend. In de praktijk is dit niet zonder meer het geval en worden de laagfrequente signalen f^ en f2 gemeten door bemonstering. Daarbij geldt natuurlijk het bemonsteringstheorema : wil men een signaal eenduidig 35 vastleggen dan moet men ervoor zorgen minstens twee bemonsteringen per periode van de hoogst voorkomende frequentie te nemen. Voor het 1D object is dat ^ "RT ) (5). Het bemonsteringsinterval t , dat is de 8203519 PHN 10.438 11

1 ' I

» \ tijd tussen twee opeenvolgende bemons ter ingen, moet dan minstens 1/2. A = τ (6) zijn. Omgekeerd geldt dat bij een bemon- sterings interval t van zowel het reële als het imaginaire signaal de 5 totale op te lossen bandbreedte 1/t is. Worden op zowel het reële als het m imaginaire tijdsignaal n equidistante bemonsteringen genomen, dan worden zowel g^ (O? ) als ) ook door n punten beschreven. De onderlinge afstand van die punten in de frequentieruimte is dus 1 . Hoe n.t m 10 meer punten er worden genomen in het tijdsignaal bij overigens gelijkblijvende t dat wil zeggen hoe langer er wordt gemeten hoe fijner de resolutie in de frequentieruimte is (zowel rëel als imaginair) en daarmee ook de resolutie in de plaatsruimte.

Een resolutieverbetering kan ook langs een andere weg worden 15 verkregen, bijvoorbeeld door de gradient twee maal sterker te maken. In dat geval zal het object met een twee maal grotere bandbreedte overeenkomen. Er moet dan twee maal sneller worden bemonsterd. Neem.nu 2n bemonsteringen op het tijdsignaal dan is de totale meettijd weer dezelfde, maar wordt de frequentieband in 2n intervallen verdeeld. Aangezien het ob-20 ject de gehele band vult, betekent dit dat er over het object 2n ruimte-intervallen^ x liggen. De resolutie is dus twee maal groter. Ter illustratie een voorbeeld. Beschouw een protonen bevattende 1D object met een -4 lengte 21 = 10 cm, in een gradientveld van G = 23.49 ¾ 10 T/m, dan

X

correspondeert met de lengte van het object een frequentieband 25 . 2Ί/21Γ = 10 kHz. Aangezien het object symmetrisch om de oorsprong is opgesteld is de hoogst voorkomende frequentie dus 5 kHz zodat voor de bemonster ings intervallen t^ = 100 ^is wordt gekozen. Wanneer nu bijvoorbeeld 128 monsters worden genomen dan wordt het signaal gedurende n.t = 12.8 ms geneten. m 30 Na Fourier transformatie zijn de intervallen -1

(n.t„): = 78.125 Hz groot. Dit correspondeert met x = 1 1 2 L

in ,1 0 "" n ^ V\ zodat^x = 0,78 mm bedraagt voor elk ruimte-interval.

Zoals vermeld zijn er nu verscheidene mogelijkheden om de 35 resolutie te verdubbelen. De eerste mogelijkheid is om de gradient hetzelfde te houden evenals t maar om aantal monsters te verdubbelen, in bovenstaand voorbeeld dus 256 monsters te nemen in plaats van 128 monsters. De totale meettijd wordt dan 25.6 ms. De frequentie intervallen na Fourier transfor- 8203519 PHN 10.438 12 matie ziin nu 1 =39 Hz corresponderend metAX =39 „„„ nTt 10.000 x 100 ™ " m 0.39 ran als lengte voor elk ruimte interval. In het tweede geval vrordt de gradient twee maal groter G =46.98 X 10 ^ T/m. Dan correspondeert 5 10 cm met een bandbreedte van 20 kHz. De hoogste frequentie is dan 10 kHz en tm derhalve 50 ^is . Neem nu 256 monsters, dan duurt het meten van het signaal weer 12.8 ms. In het frequentiedomein zijn de intervallen -1 dan (n . t ) = 78 Hz en dit correspondeert dan weer met A. x = 78 . 100 mm = 0.39 mm. Samenvattend kan worden gesteld dat 10 20.000 een grotere resolutie wordt verkregen hetzij door langere meettijden, hetzij door gebruik van grotere gradiënten. Het zal duidelijk zijn dat ook combinaties hiervan mogelijk zijn. Wel is het zo dat grotere gradiënten in het algemeen meer ruis tot gevolg hebben. Anderzijds kan men de 15 meettijd vanwege relaxatie effecten niet onbeperkt opvoeren, terwijl bovendien inhamogeniteiten in het magneetveld Bq bij zwakke gradiënten tot ontoelaatbare vervorming van het beeld kunnen leiden. In de praktijk zal men voor een tussenoplossing kiezen.

Het geheel kan ook op een andere manier worden benaderd. Be-20 schouw opnieuw een 1D object met coördinaat x. De ruimtelijk Fourier getransformeerde van dit beeld heeft dan een coördinaat k en beschrijft uit welke beeldfrequenties ("lijnen per cm") het beeld is opgebouwd. In eerste instantie is men geneigd te denken dat de beeldfunctie F(x) reëel is. Bij NMR imaging waarbij dubbelfase-gevoelige detectie wordt gebruikt 25 meten we de verdeling van twee van de drie componenten van de kernmagne-

—V

tisatie. Immers de componenten loodrecht op Bq geven een induktiespanning in de radiofrequente spoel. Ieder van de componenten laat zich beschrijven door een beeldfunctie, of anders gezegd, F(x) is nu een functie die uit twee delen bestaat, F1(x) en F0(x), die de grootte van de onderling 30 loodrechte componenten (die ieder weer loodrecht op Bq staan) als functie van de coördinaat x beschrijven. Dit wordt geschreven als F (x) = F1 (x) + i F2 (x). De complex Fourier getransformeerde G(kx) = G1(kx) + i G2(k^) wordt gevonden uit

OO

35 G(k ) =/F (x) e * x dx X -eö

Merk op dat k . x een fasehoek voorstelt.

X

8203519 PHN 10.438 13 1 S » t λ

Bij 1-D spin imaging ontstaat via de gradient G een eenduidige afteel-

X

ding van de plaats naar de NMR frequentie Ld volgens de relatie =oy . x x o 0 x 5

Qndat we de signalen dubbelfase-gevoelig detecteren laten we de frequentie 6^ verder buiten beschouwing. Op een zeker tijdstip t na het inschakelen van de constante gradient G heeft een magnetisatie op de plaats x een fase^G^-x-t ten opzichte van de fase op het tijdstip t = 0· We 10 kunnen nu^G * t als beeldfrequentie k interpreteren. In het geval dat de gradient niet constant is wordt de fasehoek van de magnetisatie op tijdstip t gegeven door yta/x(f) dt' ^ Gx(t') dt' en associëren we ê Gx(t') dt' met k^. Meten we de signalen f^(t) en f2(t) een tijd t 15 na let inschakelen van de gradient G^ dan zijn deze op een constante na gelijk aan G (k ) respectievelijk G0 (k ), waarbij k G (t')dt'.

o

De constante hangt af van diverse instrumentele parameters zoals kwaliteits-factor van de spoel, versterkingsfactoren van r.f.-versterkers, etc.

20 Aangezien slechts de variatie van de kemmagnetisatie in kaart wordt gebracht is een absolute meting niet van belang en kan die constante verder buiten beschouwing worden gelaten.

Omdat we de oorsprong in de beeldruimte in het midden van het object hebben gekozen, kiezen we ook de oorsprong in de beeldfrequentie-25 ruimte in het midden. We laten dus ook negatieve beeldfrequenties toe.

De sterkte van deze frequenties kan men bijvoorbeeld bepalen door het signaal te meten nadat gedurende een zekere tijd t een constante, negatieve gradient aanwezig is geweest. In de praktijk neet men meestal negatieve en positieve beeldfrequenties in één FID. Dit kan men bijvoorbeeld doen door 30 vóór het bemonsteren van het signaal eerst een negatieve gradient aan te zetten totdat de minimale k is bereikt. Vervolgens keert men de gradient van teken om en bemonstert men het signaal. Tijdens dit bemonsteren zullen de spins op een bepaald tijdstip weer alle in fase zijn, mits men effecten van inhomogeniteiten in het statisch magneetveld buiten beschouwing 35 laat, dan wel op enigerlei wijze hiervoor compenseert (bijvoorbeeld door toepassing van een spin-echo techniek). Dit tijdstip correspondeert met t = 0, dat wil zeggen punt waarop (effectief) nog geen gradient heeft gewerkt. Op tijdstippen voor dit punt meet men de negatieve beeldfrequen- 8203519 I , % PHN 10.438 14 ties, na dit punt de positieve. Aan de hand van deze frequenties kunnen we een reëel en een imaginair beeld reconstrueren.

Samengevat kan worden gesteld dat wanneer de tvee componenten van het signaal (reëel en imaginair) op een zeker tijdstip t ten opzichte 5 van het referentietijdstip t = 0 worden gemeten de amplitude van de beeldfrequentie kx =^B^Gx(t') dt' eenduidig is vastgelegd. Worden de twee gemeten waarden respectievelijk G2 genoemd dan representeren deze getallen een sinusvormige intensiteitsmodulatie in hetrëeleen imaginaire beeld (complexe beeldgolf) waarvan de golflengte gelijk is aan 2 tl .

10 kx

De fase van deze beeldgolf gemeten in de oorsprong x = 0 (dat wil zeggen in het punt waar de gradient geen bijdrage aan het veld levert) wordt gegeven door arctan (G2/G1), dat wil zeggen door de fasehoek van het signaal op tijdstip t. De amplitude van deze golf is 15/2 2\^ ^ + G^J . Ontlat slechts een eindig aantal beeldfrequenties worden gemeten, is de resolutie beperkt. Deze resolutie kan worden vergroot door hogere beeldfrequenties (zowel positief als negatief) te meten. Aangezien kx = 0/*^G (t') dt' kan men dit bijvoorbeeld doen door langer 20 te meten of door de gradient te vergroten, in overeenstemming met hetgeen we eerder hebben afgeleid.

Welke beeldfrequenties moeten nu in feite worden gemeten on een beeld met een bepaalde resolutie te verkrijgen. Om deze vraag te beantwoorden wordt terug gewezen naar de eerder gegeven beschrijving van de 25 bemonstering van het signaal. Wanneer de gradient G constant is, dan moet ervoor gezorgd worden dat nog minstens twee bemonsteringen worden genomen per periode van de hoogste voorkomende frequentie. Dit betekent een bemonsteringsinterval van kleiner dan TC/l)^ . Dat wil zeggen dat de magnetisatie behorende bij de hoogst voorkomende frequentie van 30 bemonstering tot bemonstering juist iets minder dan 180° draait. Noem het bemonster ingsinterval weer t dan geldt dus datJ^G . l*t juist iets kleiner is dan TL· , dus^G· »t juist iets kleiner danTC/l· Voor x m.

een weergave van het totale object met lengte 21 in n punten, moet het signaal ook n keer met deze t worden bemonsterd.

m 35 Een en ander laat zich vertalen naar bemonstering van kx - punten. Het bemonster ingsinterval t correspondeert met een interval kx =^Gx*t (10), en dit behoort juist iets kleiner te zijn dan 8203519 PHN 10.438 15 r ·. 1 • , \ TZ/1 = 2 -TZ/L (11), waarin L = 21 de totale lengte van het 1D object is. Dat het nodig is cm op n verschillende tijdstippen op orrferlinge afstand t te meten om een resolutie van n-punten te halen, laat zich vertalen in het meten bij n verschillende k - waarde met onderlinge afstand 5 Δ·

Zoals gezegd willen we de beeldfrequenties meten,die cm k =0

X

gecentreerd liggen. Voor de bemonstering bij aanwezigheid van een constant gradientmagneetveld G betekent dit dat deze gecentreerd moeten

X

liggen rondom het tijdstip, waarop het gradientveld Θχ effectief geen bij-10 drage (k =ƒ G dt' = 0 ) aan de fase van de kemmagnetisatie heeft ge-leverd.

Met deze kennis gewapend is het ook mogelijk het probleem van het in beeld brengen van 2-D en 3-D objecten aan te pakken. Merk op dat met de techniek van selectieve excitatie ervoor kan worden gezorgd

15 dat slechts beeldinformatie verzameld wordt uit een dunne plak van een 3-D

object, zodat de toepassing van een 2-D techniek niet beperkt hoeft te blijven tot werkelijk 2-D objecten.

Geheel analoog aan 1 dimensie wordt nu een beeldfunctie F (x, y) = F,j (x, y) + i F2(x, y) gedefinieerd waarvan de ruimtelijke 20 Fourier getransformeerde G(k , k ) genoemd wordt : x y ff i(k x+ k .y) G(kx' V =JJF(X/ y)e Y dxfly G is weer complex : G(kx, k^) = G^ (kx, k )+,iG2 (kx, k ) 25 De beide componenten, G^ en G^ zijn veer te identificeren met de twee componenten van het tijdsignaal, waarbij nu kx = ƒ (t1) dt* en ky = <*’> dt' . Hierin is G^ nu een gradient in de y-richting ~y - · Ϋ y d y 30

Ook nu weer komt het spin-imaging experiment neer op het bepalen van de sterkten van de beeldfrequenties (k , k ), waarbij de resoluties x y in x respectievelijk y-richting uiteraard veer bepaald worden door de hoogste beeldfrequenties k respectievelijk k die nog gemeten worden. De uitbrei-x y 35 ding naar het 3-D geval kan eenvoudig geschieden door invoering van kx = J^G2 (f) dt' .

8203519

* v I

' t \ \ PEN 10.438 16

De beschrijving zal echter om wille van de eenvoudigheid tot het 2-D geval beperkt blijven. De bepaling van de sterkten van de beeldfrequenties (kx, ky) geschiedt door het FID signaal op te neten nadat de magnetisaties de werking van een gradient G en G hebben ondervonden x y 5 gedurende een tijd t. Daarbij is dan kx °x (t,> *1 K=/'J % (f) at .

1 O 1 10

Het dient vermeld te worden, dat de bovenstaande beschrijving ook geldt bij toepassing van spin-echottechniek. Wel iroet dan voor het bepalen van de beeldfrequentie k± G± (f) dt' telkens na een 180° r.f. puls op een tijdstip tg het teken van de uitkomst van de integraal 15 Je/ Gi(t)' dt' worden veranderd, omdat de door het gradientveld tot het moment t uitgeoefende invloed als het ware door de 180° puls wordt geïnverteerd.

Ook in het 2-D geval worden de signalen bemonsterd. Dat betekent 20 dat slechts de sterkte van bepaalde beeldfrequenties wordt bepaald. Deze beeldfrequenties kunnen in de (k , k ) - ruimte een rechthoekig rooster x y vormen, maar in principe is elke type rooster mogelijk (polair of ruitvormige roosters). Dit is het geval bij de zogenaamde projectie-reconstruc-tie (zie bijvoorbeeld P.R. Locber, Nederlands Tijdschrift voor Natuur-25 kunde, A47, (3), 114, 1981). Voor’beschrijving zal alleen worden ingegaan op een rechthoekig rooster, maar dit is uiteraard geen beperking. In de bekende Fourierzeugmatografie laat men de magnetisaties eerst gedurende een zekere tijd de invloed ondervinden van bijvoorbeeld G^ . Deze wordt dan uitgeschakeld en vervolgens wordt het signaal gemeten in aanwezigheid van 30 G^. Een bemonstering op tijdstip t legt dan weer de sterkte van de beeldfrequentie vast (kx =ƒƒ Gx (f) dt' , ky=j^*Gy (t') dt’ ).

In dit schema verzamelt men de informatie op een lijn in de (k , k ) x y ruimte die parallel loopt, aan de lijn k^ = 0. Om alle gewenste beeldfre-35 quenties te meten moet men dit schema herhalen voor andere waarden van ky -Jf Gy (t') dt'. In de praktijk doet men dit meestal door van o meting tot meting G^ in amplitude en/of sterkte te variëren.

8203519 ΡΗΝ 10.438 17 t „ ' ‘ I Λ

Men kan zich nu af vragen hoe, gegeven een bepaald object men moet bemonsteren om een gewenste resoultie N x N te verkrijgen. Is de totale de ^ ^ maat van het object in de i richting (i = x, y) -L , dan moet de afstand 4k^ tussen twee opeenvolgende waarden van k^ waarbij er gemeten 5 wordt minder dan 27Z./L. bedragen. Voor een resolutie van N. punten in de de i richting moet er dan bij tb verschillende waardenwn k^ gemeten worden, waarbij deze k. waarden een onderlinge afstand hebben welke gelijk is aan ^k^.

Een uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding zal 10 aan de hand van figuur 2, 3a en b worden toegelicht. Met behulp van de hoogfrequent spoel 11 wordt na inschakelen van de hoofdspoelen 1, die het stationair homogeen magneetveld Bq opwekken, een 90° puls P1 opgewekt.

Het daarna optredende resonantiesignaal F1 laat men bij toepassing van spin-echo techniek uitsterven, en na een tijd t^ wordt met de hoogfre-15 quent spoel 11 een 180° puls P2 gegenereerd. Gedurende een deel van de tijd t^ wordt een met een kromme aangeduid gradientveld G^ opgewekt om een verderop nog te beschrijven reden. Na een tijdsduur tv2 , die even groot is als zal een met de 180° puls P2 opgewekt echo resonantiesignaal F2 een piekwaarde bereiken. Het toepassen van de zogenaamde spin-echo tech-20 niek (180° puls P2) voorkomt het optreden van fasefouten in de door de kernspins opgewekte resonantiesignalen, welke fasefouten optreden vanwege inhomogeniteiten in het stationaire magneetveld B . Het echo-resonan-tiesignaal F2 wordt met bemonsteringsintervallen t bemonsterd, waarbij een met een kromme G„ aangeduid gradientmagneetveld G aanwezig is.

25 De verkregen bemonsteringen behoren bij de verschillende k waarden

X

βχ^·)at' >· Zoals hiervoor is afgeleid, dienen zowel positieve als negatieve k - waarden bepaald te worden. Derhalve wordt tijdens de Λ tijdsduur <v1 ook een gradientveld opgewekt, waarvan de waarde 30 Jdt exact gelijk is aan de waarde ƒ G dt' . Hierdoor + x ^ x v1 v2 wordt bereikt dat de totale invloed van het gradientmagneetveld G op de

X

precederende kernspins nihil is op het tijdstip t 35 ( k + t J^Gx = 0 ) t zodat op het moment tQ een bemonstering van het resonantiesignaal genomen wordt, dat behoort bij de beeldfrequentie \ = 0 . Simpel gezegd betekent het voorgaande, dat door het aanleggen van 8203519

1 r N

\ PHN 10.438 18 bet gradientmagneetveld G tijdens t^ wordt bereikt dat op bet beginmoment tg van een meettijd T = N-t^ een bemonstering behorende bij de meest negatieve beeldfrequentie k plaatsvindt, waarbij bij elke volgende bemonstering een minder negatieve beeldfrequentie kx behoort (voor t 5 geldt dat k = 0) om uiteindelijk aan het einde t van de neettijd T een bemonstering behorende bij de meest positieve beeldfrequentie k te

X

nemen.

Indien geen gradientmagneetveld G is aangelegd, dan geldt bij het voorgaande dat dan beeldfrequenties k zijn bepaald, waarbij de beeld- Λ 10 frequentie k steeds nul is. In figuur 3b zijn de amplituden van de genomen bemonsteringen op een k - k vlak uitgezet. De op de hierboven be-schreven wijze van. bemonsteren levert een grafiek op langs de lijn ky = 0. De afstand β k^ tussen de posities van de bemonsteringen in bet k - k vlak zijn bepaald door formule x y 15 kX=iK/ Gx (ΐ'>·Λ ’ =/¾ · tm waarbij t het bemonsteringsinterval is,

Wordt nu tijdens de periode t^ (in de tijd tussen de 90° puls P1 en 180° puls P2) een gradientmagneetveld aangelegd, hetgeen in 20 figuur 3 in de G^ - t grafiek met een streeplijn is aangeduid, dan zal aan het begin van de meettijd T de integraal k^ (t'J.dt'

Vl ongelijk aan nul zijn en zullen bemonsteringen worden genomen behoren! bij de beeldfrequentie paren (k^, k^). De beeldfrequentie k^ verandert niet 25 tijdens de meettijd T, terwijl de frequenties k weer van meest negatief tot meest positief lopen. Met andere woorden in figuur 3b wordt op een lijn k f 0 bemonsteringen ingevuld als functie van k , waarbij de y χ afstand Λ tussen de twee lijnen ky = 0 en k^ ^ o wordt bepaald door ^ G (t') dt. De bemonsteringen zijn in figuur 3b met 0 t v1 aangedüid.De daarbij behorende bemonsteringstijdstippen zijn in figuur 3a eveneens met 0 aangegeven. Het is. nu duidelijk dat door de grootte van het gradientveld G^ of door de tijdsduur, waarbij het gradientmagneetveld G^ 35 aanwezig is, te veranderen de afstand Λ tussen twee lijnen in te stellen

is. Bij de merkwijze volgens de uitvinding wordt nu tijdens de meettijd T

een(in tijd gemoduleerd) extra gradientmagneetveld G^ aangelegd, dat in figuur 3a met kromme G_ is weergegeven. Het extra gradientmagneetveld G is d y 8203519 1 r \ PHN 10.438 19 zodanig gemoduleerd, dat geldt : Γ rUtm + htm J Gy(t')at· =0 en dat ƒ G ,)at, f 0< m m 5 waardoor het mogelijk is om bemonsteringen te nemen, die behoren tot verschillende waarden van k binnen een bemonsteringsinterval t , waar- y m bij de oorspronkelijke bemonsteringen,die in figuur 3a met 0 zijn aangegeven, niet worden verstoord.

Doordat de voorgaande integraal niet nul is tussen de in figuur 10 3a met 0 aangegeven tijdstippen, wordt na een halve periode t (aangenomen is dat G sinusvormig (G3) of blokvormig (G4) is) een maximale afstand tot lijn L1 bereikt : = G (t') dt'.

o * 15 Wordt op de in figuur 3a met x aangegeven momenten een bemonstering uitgevoerd, dan horen deze bemonsteringen bij een lijn L2, die parallel loopt met de lijn L1 op een afstand. De op de lijn L2 liggende punten zijn echter in de k richting over k - Ak verschoven, omdat het gradient-veld in de x-richting ook gedurende die eerste halve periode van G^ 20 (of G4) zijn invloed heeft. Deze verschuiving is te vermijden door het gradientmagneetveld Gx zodanig te moduleren dat a de gradientrichting niet amkeert' (de metingen lopen van - k^ tot + k ) en b het gradientmagneetveld Gx een sterkte nul heeft in dat deel van het bemonsterings-interval t , waarin bemonsteringen worden opgenomen. Deze delen zijn in 25 figuur 3a met t aangeduid die zijn uitgezet in een G' - t grafiek waarin een voorbeeld van de amplitude van een gemoduleerd gradientmagneetveld G1 is geschetst.

X

Het bemonsteringsinterval t is bij de bekende Fourierzeugmato-grafie ongeveer 100^isec. De verkwijze volgens de uitvinding benut de 30 tijd van het bemonsteringsinterval door ten minste nog een bemonstering tijdens het interval t te nemen (in figuur 3a met x aangegeven). Er wordt erop gevezen, dat er twee signalen bemonsterd dienen te worden, ofschoon in de figuren 3a (voor elk tijdstip) en in figuur 3b (voor elke k - k x y waarden) slechts een amplitudewaarde van het resonantiesignaal is getekend.

35 Zoals in het voorafgaande reeds is toegelicht worden deze twee signalen verkregen met behulp van fasegevoelige detectie van het resonantiesignaal. Verder dient opgemerkt te worden, dat de in figuur 3b getoonde grafiek spiegel-symmetrisch is ten opzichte van het punt k^. = k^ = 0. Zodat in feite 8203519 PHN 10.438 20 r > slechts bemonsteringen nodig zijn bijvoorbeeld óf voor alle k (van negatief tot positief maximum), waarbij 0 is óf voor alle k (van negatief tot positief maximum), waarbij k ^ 0 is.

De periodieke variatie van 6 in de periode van het bemonsterings- 5 interval t^. is zodanig gekozen, dat de door G opgewekte extra fase- codering op het einde van elk bemonsteringsinterval nihil is ( G (t *) dt' = 0). Indien dit niet zo zou zijn dan zullen de o y bemonsteringen aan het begin van elk volgend bemonsteringsinterval niet 10 meer op de referentielijn L1 liggen, maar ze zullen in de richting van ky verschoven zijn. Dit heeft tot gevolg dat elk zo gemeten punt steeds bij een andere waarde van k zal behoren. Daar het gunstig is voor de verwerking van de bemonsteringssignalen dat deze punten bij een rechthoekige k - k rooster horen, is een dergelijke wijze van meten in-

^ JL

15 efficient en geeft aanleiding tot extra berekeningen. Bovenstaarde integraal ( Gy(t')dt· = 0 ) betekent dat de door de kromme van G^ (in figuur 3) ingesloten oppervlakken voor 0 respectievelijk G^ < 0 binnen een bemonsteringsinterval gelijk moeten zijn..

20 Indien het aangelegde gradientmagneetveld G constant in de

X

tijd is, dient het bemonsteringsinterval t juist iets kleiner te zijn dan 2 Tc / Gx · Lx) · zoals hiervoor reeds is afgeleid. Past men bij het bemonsteren overbemonstering toe (bijvoorbeeld cm ruis. met behulp van digitale filtering weg te werken), dan moet uiteraard de periode van 25 Gy daaraan aangepast worden. De amplitude Gy volgt direkt uit de eis dat in een halve periode van G^ (t) een interval k^ moet worden overbrugd.

Voor de verdere beschrijving zal steeds worden aangenomen dat de bemonster ingsintervallen t^ op een lijn parallel, aan k^ = 0 gelijk zijn aan 30 2 (12). Terugvouwaffecten die hierdoor kunnen ont staan kan men voorkomen door het object in x-richting net iets kleiner te kiezen dan . De grootheid moet men nu beschouwen als een bovengrens voor de afmeting van het object in x-richting. Dezelfde definitie wordt gehanteerd voor de y-richting : kies . Iy als bovengrens voor de. afmeting 35 in y-richting dan is : Δ = 2 H / (13) .

De waarde voor de amplitude G^ van de gradient G (t) kan nu als volgt worden bepaald : 8203519 PHN 10.438 21

• I

’ * Λ a) voor een blokvormig variërende gradient : « t =Λ k O y __m y 2 5 daar de totale oppervlakte in een halve periode moet worden bestreken; verder is volgens uitdrukking (12) en (13)

4- 2 ΊΖ- Λ . 2 TC

Aky = T

5 . l y y x 10

Hieruit volgt dat

Gv = 2Gx hi (14)

γ L

y 15 b) voor een sinusvormige gradient : f1 _ r h _ J Gx Lx dt' = / Gy L sin (2*f)df waarbij t' = t/t^

Hieruit volgt dan dat G =7^<G , Lx (15) 20 Y x ΤΓ

Y

c) analoog geldt dan voor een zaagtand of een driehoeksfunctie :

L

G = 4 - G r— (16) y X Iy U ; 25

Het zij hier echter opgemerkt, dat aangezien de gradientvelden meestal door middel van spoelenworden opgewekt, er bij voorkeur een sinusvormige wisselende gradiënten worden gebruikt. De andere typen periodiek variërende gradiënten vertonen scherpe overgangen die praktische problemen geven bij het gebruik van spoelen.

30

De methode volgens de uitvinding blijft echter niet beperkt tot het meten van één extra lijn naast die referentielijn L1. De methode biedt ook de mogelijkheid om meer dan twee lijnen tegelijk te meten.

Figuur 4 illustreert het geval waarin drie lijnen (L^ f L^) simultaan worden gene ten. Ook hier gelden opnieuw analoge eisen zoals gesteld in 35 het hiervoor beschreven geval voor het simultaan meten van twee lijnen, namelijk ten aanzien van het tenietdoen van de aangelegde extra fase-codering als ook ten aanzien van de amplitude van G^. Zo moet er gelden bij het simultaan meten van M lijnen (M7I) bij een stationair gradient 8203519 PHN 10.438 22 I s * * » Λ

Gx en een in de tijdvariërende gradient dat de amplitude G^ a) voor een blokvormige gradient gegeven is door

L

G = 2 (M-1) G ·> — (17) y 5 b) voor een sinusvormige gradient gegeven is door

L

G = (M-1)Tt-Gx~ (18) y 10 De onderlinge afstand tussen de verschillende lijnen bedraagt ook hier weer^ky . De afstand /ik van een bemonsteringspunt tot de referentielijn is evenredig met het door G ingesloten oppervlak, gerekend vanaf het begin van het bemonsteringsinterval tot het tijdstip waarop de bemonstering wordt uitgevoerd. Dit vrordt in figuur 5 voor het geval van 3 15 simultaan gemeten lijnen en een sinusvormig wisselende gradient geïllustreerd. In figuur 5 moet dusAk^ evenredig zijn met 0^ en 2Ak^ evenredig met 0^ + 02 en 3 &ky evenredig met °-j + °2 + °3 · Deze eis heeft consequenties voor de tijdstippen t. waarop de punten op de verschillende lijnen worden gemeten.

20 Stel er worden M (M^N en M^1) lijnen simultaan gemeten, dus een N x M matrix bepaald. De afstand van de lijn tot de referentielijn X de bedraagt (M-1)Aky en de afstand van de ï lijn (i = 1, 2, ......M) tot de referentielijn bedraagt dan (i - 1)^k^ . Bij voorkeur wordt voor een Νχ x matrix de afstand tussen de opeenvolgende lijnen constant 25 gehouden. Voor deze uitvoeringsvorm bedraagt die afstand dan telkens Ak .

Uit deze overwegingen volgt dan voor de verhouding van de aide stand :d(L.j, L^) tussen de referentielijn 4 en de i lijn dfL L 1 (i-1)Akv (i-1) d(L1' Li } = y = _ (19) 30 d<L1' V (M-1)AK.k (M-1)

Verder geldt dat de door de gradient beschreven oppervlakte te tijde t^ van een meting op een niet-referentie lijn gegeven wordt door r ti- 0 J Gy sin (2 7Ct') dt' voor een sinusvormige wisselende gradient. Uit de eis dat de afstand d (L^, L^) evenredig moet zijn net genoemde oppervlakte kan worden afgeleid dat : 35 8203519 PHN 10.438 23 I v ' I ·ν t! J 1 sin(2ïTt') dt' d(Lr L.) =

d^Li' V ~c% / J

oJ sin^27Z‘t') dt 1 5 waarbij t! de tijd is vanaf het begin van het bemonsteringsinterval, t' = /tmen t het bemonsteringsinterval op een referentielijn.

Hieruit volgt dan dat : :ÜV Li> = 1 - oos(2ntj/tJ ,20, 10 dff,,, Ij,) 2

Uit de uitdrukkingen (19) en (20) volgt dan : cosp” = 1 - 2(1-1) (21) I^V (M'1) of anders uitgedrukt

_ t Γ 2(i-D

1 = Tk ' 139005 L ' (M-1) J (22) 20 Invullen in uitdrukking (22) van waarden voor M en de daarbij behorende waarde van i laat zien dat als Μ ζ 3 de benonsteringequidistant in de tijd kan gebeuren. Voor M> 3 levert de eis van uitdrukking (21) een in de tijd niet equidistante bemonstering op. Dit kan al eenvoudig geïllustreerd worden aan het voorbeeld M = 4, i = 1, 2, 3, 4.

25 .......... .

i cos(2*t./t 1 I t./t !

x m* ij x7 m I

1 1 ij j

30 j 2 1/3 l 0,19 I

_ _ „_ l 3 - 1/3 j 0,30 j | !· s ] 4 - 1 | 0,50 | 35 L_J_---ί---——^

Deze punten staan in figuur 5 afgeheeld.

8203519 PHN 10.438 24 t > Λ

Voor een blokvormig gradient liggen, voor elke waarde van M, de meetpunten wel equidistant daar over de gehele halve periode een constante waarde heeft.

5 t. = ^ 1-1 (23) i —' ' 4 ' 2 M - 1

Dezelfde eis van lineaire toename van de oppervlakte van bemonstering tot bemonstering geldt uiteraard ook voor een zaagtandvormig wisselende gradient , waarbij voor de waarde 2 de bemonstering niet meer 10 equidistant geschiedt.

Op analoge wijze zoals hiervoor is beschreven kan voor een zaagtandvormig wisselende gradientmagneetveld wordt afgeleid dat : 15 ^m 2 M - 1

Ter illustratie worden de gevallen M = 3 en M = 4 beschouwd voor een zaagtandvormig wisselende gradient G^ 20 a) M = 3 b) M = 4 ΐ . !| t./t ! I . I t./t | i | r m -| j ι j r m

! 1 !: o I !io I

i i _ _______ï ï i \ ^. . .. - J—..... " -..... ------------r ,% | | j| ; 3 2 0,35 1 I 2 ; 0,29 ï i _____4-—-'·-'-'-'..........

j 3 j 0,50 I j 3 ] 0,41 | 30 | 4 0,50 j:

Voor een zaagtandvormig wisselende gradient G^ geldt dan dat voor M > 3 de bemonstering niet equidistant geschiedt. Het zal duidelijk zijn dat elke periodieke functie voldoet voor G^ en dat bij elke periodieke 35 functie de bemonsteringspunten zodanig moeten worden gekozen, dat de oppervlakte ingesloten in de eerste halve periode door twee opeenvolgende bemonster ingspunten een lineaire functie van de tijd moet zijn.

8203519 i > PHN 10.438 25

Het is dus van belang cm de bemonsteringen welke op de niet-referentielijnen worden genomen op de juiste tijden t , gegeven door de hiervoor gegeven betrekkingen, uit te voeren.Om dit te realiseren is de inrichting voor het uitvoeren van een werkwijze volgens de uitvinding 5 voorzien van een stuureenheid (37 in figuur 2) voor het sturen op de juiste tijden t van de bemonsteringen.

Wat de amplitude van betreft kan men in het algemeen stellen dat bij simultane meting M lijnen meet gelden : io r+ V2 ƒ J^· Gy(f) dt' = (M - D-AHy (Hierin is V het tijdstip waarop een bemonstering op een referentielijn wordt genomen.) 15 In woorden : op het tijdstip precies tussen de bemonsteringen op een referentielijn moet bij simultane meting van M lijnen juist (M - 1) ^ky overbrugd zijn. Dit is niet langer in zijn algemeenheid geldig als men functies G (t) gebruikt die niet anti-symetrisch in hun nulpunten zijn. Deze vormen zullen vanwege hun geringe belang voor de prak-20 t;i-7k niet verder worden beschouwd.

In totaal moeten er voor een N * N matrix in de (k , k ) - x y ' x' y' ruimte N lijnen gemeten worden. Kiest men M een deler van N dan wordt y iy het beeld in N^/M metingen vastgelegd. Zo wordt in de eerste meting informatie verzameld op de lijnen 1 tot en met M, bij de tweede meting op de 25 lijnen M + 1 tot en met 2M enz. Wil men de informatie verzamelen op de lijnen m tot en met m + M - 1 dan wordt voor de bemonstering een zodanige aangezet dat : (t1) dt' de k -waarde van de me 3Q lijn is. (t is hier het tijdstip vlak voordat de bemonstering begint).

Bij de nu voorgestelde methode gaat de reconstructie van het beeld als volgt in zijn werk. Uit bovenstaande beschrijving blijkt dat bij simultane meting van M lijnen, de bemonsteringen verdeeld moeten worden over die M lijnen in de (k , k ) ruimte. Is M weer een deler van x y 35 Ν^, dan gebeurt dit voor alle N^/M metingen. Merk op dat de monsters op de - Ny/M "niet-referentie"lijnen nog verschoven liggen ten opzichte van de monsters op de N^/M referentielijnen. Om in het 2D Fourier transformatieproces bij de Fourier transformatie langs k (Fourier transformatie van de 8203519 PHN 10.438 26 « • > kolomen) op elke rij het goede monster te hebben, moet er voor de "niet-referentie" lijnen dié tussenliggende punten worden gevonden die dezelfde k coördinaat hebben als de punten op de referentielijnen. Dit is te Λ .

realiseren door interpolatie via Fourier transformatie. Dit is als volgt 5 te realiseren : neem een "niet-referentielijn", voer een Fourier transformatie uit op alle k behorende bij een bepaalde k lijn, vul links x y en rechts aan met nullen, en voer een Fourier terugtransformatie uit. Het aantal nullen dat wordt toegevoegd hangt af van de verschuiving van de samplepunten op de betreffende lijn ten opzichte van die op een referen-10 tielijn. Hierna is een 2D Fourier transformatie nodig om het werkelijk beeld te realiseren.

Een andere mogelijkheid is na de Fourier transformatie langs k

X

(die in het 2D Fourier transformatieproces toch moet gebeuren) een fase-draaiing uit te voeren op de waarden behorende bij de lijn (x, k^) en wel 15 zodanig dat de draaiing evenredig is met x. De evenredigheidsconstante is op zijn beurt weer evenredig net de mate waarin de punten voor de Fourier transformatie verschoven liggen ten opzichte van die op een referentielijn. Door op de zo behandelde gegevens vervolgens nog een Fourier transformatie langs k^ uit te voeren, wordt het gezochte werkelijke beeld 20 gevonden.

Een beschrijving voor het in beeld brengen van een 3D object

zal nu in het kort worden gegeven. De gegevens worden hier in de 3D

Fourier getransformeerde ruimte met coördinaten k^, k , verzameld. In de 3D uitvoering van de Fourierzeugmatografie wordt ook weer het signaal 25 opgemeten in aanwezigheid van één van de gradiënten, bijvoorbeeld G .

X

Tijdens een meting worden nu gegevens verzameld op een lijn in de

Fourier getransformeerde (k , k , k ) - ruimte die parallel loopt met de X y z k^ - as. De ky respectievelijk k2 waarde behorend bij deze lijnen wordt bepaald door het oppervlak onder de voor het bemonsteren geschakelde gra- 30 dient G respectievelijk G . Ook nu weer kan men simultaan meerdere Y 2 lijnen parallel aan de k - as meten. Dit kunnen lijnen zijn met gelijke kz coördinaten of gelijke k^ coördinaten, in het eerste geval is er tijdens het meten van het signaal naast een constante gradient G ook

X

een in de tijd wisselende gradient Gy aanwezig, terwijl in het tweede ge-35 val G de in de tijd variërende gradient is. De reconstructie van het beeld verloopt verder volkomen analoog aan het 2D geval.

Zoals uit figuur 3a en 3b blijkt, is het nuttig, dat de bemon-steringstijdstippen, die met 0 en met x zijn aangeduid, met de nuldoor- 8203519 < , -.

PHN 10.438 27 gangen van kromme of (omkeringen van de gradientrichting van het gradientmagneetveld G ) samen vallen. Verder is het nuttig om een bemonstering op het moment t van optreden van de spin-echo te laten plaatsvinden (hiervoor geldt namelijk k = 0). Derhalve zijn in figuur 6 schets-

X

5 matig middelen weergegeven om synchronisatie van de hiervoor beschreven signalen te realiseren. Het in tijd gemoduleerde gradientmagneetveld G^ wordt als volgt opgewekt. De centrale besturingsmiddelen 45 bevatten ten minste een oscillator 51 en een teller 53, waarvan de ingang op de oscillator 51 en de uitgangen op de adresingangen van een willekeurig toe-10 gankelijk geheugen 55 (RAM) zijn aangesloten. Door de successievelijk optredende tellerstanden worden qp de uitgangen van het geheugen 55 binaire stuursignalen opgeroepen, die de amplituden van een sinusvormig signaal vormen. Via een., bus 50 worden de binaire getallen van het geheugen 55 naar de generator 21 gestuurd, die een D/A omzetter 21a bevat en een 15 versterker 21b voor het opwekken van een sinusvormig gemoduleerd gradientmagneetveld Gy. De stuursignalen worden verder aan de stuureenheid 37 aangeboden. De stuureenheid 37 bevat enkele logische poortschakelingen 57, die bij bepaalde binaire getalcombinaties (bijvoorbeeld 0000 = nuldoor-gang of 1111 = maximum amplitude) een puls af geven, die via een OF poort 20 59 aan een instelbare monostabiele flip-flop 61 worden aangeboden, waarvan de uitgang via bus 50 met de bemonsteringsmiddelen (29 en 31) is verbonden. Het doel van de instelbare flip-flop 61 zal verderop worden toegelicht.

Verder zijn er detectiemiddelen voorzien voor het detecteren van de omkeringen van de gradientrichting van het G veld. Deze middelen 25 bevatten een spoel 5', die (een deel van) het veld omvat. Deze spoel 5' kan een deel van de spoelen 5 zijn. Het in de spoel 5' opgewekte signaal, dat door het in de tijd veranderende gradientmagneetveld wordt opgewekt, wordt aan een versterker 63 toegevoerd en versterkt aan een puls-vormer 65 (bijvoorbeeld een Schmidt-trigger schakeling) doorgegeven.

30 De door de pulsvormer 65 gevormde pulsen zijn een maat voor de tijdstippen, waarop de gradientrichting van het G^ veld omkeert en worden aan een vergelijkschakeling 67 aangeboden, waaraan ook de van de flip-flop 61 afkomstige pulsen worden aangeboden. Met de vergelijkschakeling 67 is een controle mogelijk qp het tijdsverschil tussen het optreden van een puls 35 van het bemonsteren (61 - 29, 31) en het moment van omkeren van de gradientrichting (5', 63) vast te stellen, welk tijdsverschil met een indicator 69 waarneembaar wordt gemaakt. Vergelijkschakeling 67 en indicator 69 kunnen 8203519 i ' s t i PHN 10.438 28 bijvoorbeeld deel zijn van een twaekanaals-oscilloscoop, maar ook respectievelijk een set-reset flip-flop en een pulsduurmeetinrichting zijn, waarbij de uitgangen van de pulsgenerator 65 en flip-flop 61 op de ingangen van de set-reset flip-flop zijn aangesloten en de pulsduurmeet-5 inrichting op de uitgang ervan. Aan de hand van het aldus gemeten tijdsverschil is de pulsduur van een door de monostabiele flip-flop 61 op te wakken puls in te stellen, waardoor het bemonsteringstijdstip kan worden vervroegd of vertraagd. Uiteraard dient men rekening te houden met de vertragingen en/of fasedraaiingen, die onvermijdelijk optreden bij elke 10 schakeling, die de te vergelijken signalen en stuursignalen moeten doorlopen. Voor het op een effectieve manier bepalen van het tijdsverschil is het nuttig om daarbij slechts pulsen van die logische schakeling 57 tot de OF poort 59 toe te laten, die een puls genereert bij de binaire getalcambinatie (bijvoorbeeld 0000), die de nuldoorgang van het gegene-15 reerde sinussignaal weergeeft.

Om het spin-echo moment met een bemonsteringstijdstip te doen samenvallen bevatten de besturingsmiddelen 45 een verdere teller 71, die op de oscillator 51 is aangesloten en een met schakelaars 73' in te stellen comparator 73. Wordt door de teller 71 een tellerstand bereikt, 20 die gelijk is aan de in de comparator 73 ingestelde waarde, dan geeft deze een puls af , die de teller 71 in een begintellerstand. terugzet en die via bus 50 de hoogfrequent generator 25 een startsein geeft voor een 90° of 180° puls (welke puls gegenereerd moet worden is via een verder niet nader te beschrijven stuursignaal te bepalen). Wordt een 180° puls ge-25 geven dan zal bij het door de teller 71 bereiken van de in de comparator 73 ingestelde waarde het spin-echo moment bereikt zijn (t^ = t^, zie figuur 3a), waarbij de comparator 73 veer een puls af geeft, die nu ook via een schakelaar 75 aan de vergelijkschakeling 67 wordt toegevoerd. Zodoende is het kleinste tijdsverschil te bepalen tussen een omkering 30 van de gradientrichting (waarmee de bemonsteringstijdstippen moeten samenvallen) en het spin-echo moment. Door nu de in de comparator ingestelde waarde met een waarde, die gelijk is aan de helft van het tijdsverschil vermenigvuldigd met de oscillator frequentie (zowel t^ als veranderen!), te veranderen is het moment van spin-echo in te stellen (te 35 vervroegen of te vertragen) zodat een synchronisatie van bemonsteringstijdstippen en het optreden van spin-echo realiseerbaar is.

Hoewel in het voorgaande de besturingsmiddelen 45, de stuur-eenheid 37 en de verdere middelen voor het synchroniseren van het op- 8203519 PHN 10.438 29 , , * « • > treden van verschillende signalen net behulp van discrete schakelingen zijn beschreven, is het zeer vel mogelijk om het zelfde resultaat te bereiken door gebruik te maken van een microprocessor die een voorgeprogrammeerd tijdschema af werkt, dat zo nodig door gebruik te maken van de 5 signalen die met de spoel 5' en versterker 63 worden verkregen, kan worden aangepast aan.de mogelijk veranderende bedrijfsomstandigheden.

Qm het aantal bemonsteringen per bemonsteringsinterval t instelbaar te maken (vergelijk figuur 4 en 5) zijn uitgangen van diverse logische poorten van schakeling 57 via een schakelaar 56, 58 met een ingang 10 van de OF poort 59 verbonden. Door het openen of sluiten van de schakelaars 56, 58 is het mogelijk op bij een bepaalde amplitude van het sinusvormig signaal een bemonstering te laten plaatsvinden. Opgemerkt wordt dat niet de amplitude zelf bepalend is voor het nemen van een bemonstering maar het relatieve tijdstip, waarbij die amplitude binnen een bemonsterings-15 interval t^ optreedt. Indien een bemonster ings interval t langer of korter dient te duren is het slechts nodig de frequentie van de oscillator 51 aan te passen, de relatieve bemonsteringsmomenten t^ binnen het bemonster-ingsinterval t worden daarmee niet verstoord.

20 25 30 35 8203519

Claims (11)

1. Werkwijze voor het bepalen van een kernmagnetisatie verdeling in een deel van een lichaam, waarbij in een eerste richting een stationair, homogeen, magneetveld wordt opgewekt, waarin het lichaam zich bevindt, en a) een hoogfrequent electromagnetische puls wordt opgewekt, 5 waarvan de magnetische veldrichting loodrecht op de veldrichting van het homogeen magneetveld is gericht voor het in een om de eerste veldrichting precederende beweging brengen van de magnetisatie van kernen in het lichaam,waarbij een resonantiesignaal wordt opgewekt; b) waarna of een eerste of een eerste en een tweede gradientmagneetveld gedurende een voor-10 bereidingstijd worden aangelegd, waarvan de gradientrichtingen loodrecht op elkaar zijn gericht en de veldrichtingen met de eerste richting samenvallen; c) waarna een verder gradientveld gedurende een meettijd wordt aangelegd, waarvan de gradientrichting loodrecht qp de gradientrichting van ten minste een onder b) genoemde gradientmagneetvelden staat en de veld-15 richting met de eerste richting samenvalt, waarbij de meettijd is opgedeeld in een aantal even grote bemonsterings intervallen voor het periodiek nemen van een aantal (n) bemonster ingssignalen van het resonantiesignaal (FID-signaal); d) waarna telkens na een wachttijd de stappen a), b) en c) een aantal malen (n1) worden herhaald, waarbij de integraal van de sterkte 20 van ten minste een gradientveld over de voorbereidingstijd telkens een verschillende waarde, heeft, voor het verkrijgen van een groep bëmonsterings-signalen, waaruit na Fourier transformatie ervan een beeld van de verdeling van de geïnduceerde kernmagnetisatie wordt bepaald, met het kenmerk, dat tijdens de meettijd een extra gradientmagneetveld wordt opge-25 wekt, waarvan de gradientrichting overeenkomt met de gradientrichting van een gradientmagneetveld dat tijdens de voorbereidingstijd wordt opgewekt, en waarvan de veldrichting met de eerste richting samenvalt, dat het extra gradientmagneetveld in de tijd periodiek is en een periode heeft, die gelijk is aan het bemonsteringsinterval en dat de door het extra 30 gradientmagneetveld op de kernmagnetisatie uitgeoefende invloed geïntegreerd over een bemonsteringsinterval nul is, waarbij na het begin van en voor het einde van elk bemonsteringsinterval ten minste een extra bemonstering wordt genomen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat aan het 35 begin en tijdens elk bemonsteringsinterval de gradientrichting van het extra gradientmagneetveld omkeert en dat ten minste nagenoeg op de nomenten van omkering van gradientrichting bemonsteringen worden genomen. 8203519 PHN 10.438 31 ft ' t

3. Werkwijze volgens conclusie 2, net het kenmerk, dat gedurende elk bemonsteringsinterval tussen de momenten van omkering van de gradient-richting van het extra gradientmagneetveld ten minste een verdere bemonstering wordt genomen, waarbij steeds de gradientrichting van het extra 5 gradientmagneetveld hetzelfde is.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat tijdens elk bemonsteringsinterval steeds M bemonsteringen worden genarren en dat de stappen a), b) en c) m/M maal worden herhaald voor het bepalen van de locale kernmagnétisatie in nxm beeldpunten, waarbij n en m/M gehele 10 positieve getallen zijn en m^M^»2.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, 2, 3 of 4, met het kenmerk, dat tijdens de voorbereidingstijd tv^e gradientmagneetvelden worden aangelegd, waarvan de gradientrichtingen loodrecht op elkaar staan, waarbij de stappen a), b) en c) lxm/M keren herhaald worden, waarbij in elk 15 bemonsteringsinterval M bemonsteringen worden genomen voor het via een 3-dimensionale Fourier transformatie bepalen van de locale kernmagnetisatie op de Ixmxn punten in een 3-dimensionale deel van een lichaam, waarbij óf 1/M óf m/M en M gehele positieve getallen zijn groter dan 1.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het ken-20 merk, dat het extra gradientveld in tijd blokvormig wordt gemoduleerd, waarbij de bemonsteringstijdstippen in een bemonsteringsinterval equidistant in de tijd zijn.

7. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot en net 4, met het kenmerk, dat het extra gradientmagneetveld sinusvormig is gemoduleerd, 25 waarvan de periode samenvalt met het bemonsteringsinterval, waarbij de bemonster ings tijdstippen t^ zijn. bepaald door : M 1 2 · b*”s[1 ‘ Ψ?\) j 30 waarbij t^ : het i bemonsteringstijdstip, t : het bemonsteringsinterval, i : een natuurlijk getal groter dan 1 en kleiner dan (M+1) en groter dan of gelijk aan 2, M : een natuurlijk getal voorstellen,

8. Werkwijze volgens een van de conclusies 2 tot en net 7, met het kenmerk, dat het verdere gradientmagneetveld in de tijd periodiek is, een periode heeft, die gelijk is aan het bemonsteringsinterval, en steeds eenzelfde gradientrichting heeft, waarbij het verdere gradientmagneetveld 8203519 * V PHN 10.438 32 nul is gedurende een deel van het bemonster ings interval, in welk deel bemonsteringen worden genomen.

9. Inrichting voor het bepalen van de kernmagnetisatieverdeling in een deel van een lichaam, welke inrichting bevat : 5 a) middelen voor het opdekken van een stationair homogeen magneetveld, b) middelen voor het. opwekken van een hoogfrequent electrcmagnetiscbe straling, waarvan de magnetische veldrichting loodrecht op de veldrichting van het homogeen magneetveld is gericht, c) middelen voor het opwekken van ten minste een eerste en een tweede 10 gradientmagneetveld, waarvan de veldrichtingen samenvallen met de veldrichting van het homogeen magneetveld en waarvan de gradientrichtingen loodrecht op elkaar zijn gericht, d) bemonsteringsmiddelen voor het bemonsteren bij aanwezigheid van een door de onder c) genoemde middelen opgewekt gradientmagneetveld van een 15 met de onder a) en b) genoemde middelen opgewekt resonantie signaal, na conditionering net ten minste een met de onder a) genoemde middelen opgewekt gradientmagneetveld, e) verwerkingsmiddelen voor het verwerken van de door de bemonsteringsmiddelen geleverde signalen, en 20 f) besturingsmiddelen voor het besturen van ten minste de onder b) tot en met e) genoemde middelen voor het opwekken,conditioneren, bemonsteren en verwerken van een aantal resonantiesignalen, wear bij elk resonantie-signaal steeds in een voorbereidingstijd wordt geconditioneerd, waarbij de besturingsmiddelen aan onder c) genoemde middelen stuursig- . 25 nalen toevoeren voor het instellen van de sterkte en/of tijdsduur van ten minste een gradientmagneetveld, waarbij telkens na elke wachttijd de integraal van de sterkte over de tijdsduur van ten minste een gradientmagneetveld verschillend is, met het kenmerk, dat de besturingsmiddelen tijdens het bemonsteren verdere stuursignalen aan de onder c) 30 genoemde middelen toevoeren voor het opwekken van een. in tijd periodiek veranderend extra gradientmagneetveld, waarvan de periode gelijk is aan het bemonster ings interval en waarbij op het eind van elk bemonster ings-interval de over een bemonsteringsinterval geïntegreerde invloed van het extra gradientmagneetveld op de kernmagnetisatie nul is,van welk extra 35 gradientmagneetveld de gradientrichting loodrecht op de gradient- richting van het tijdens het bemonsteren aanwezige gradientmagneetveld is gericht, waarbij de besturingsmiddelen de verdere stuursignalen aan de bemonsteringsmiddelen toevoeren voor het ten minste eenmaal bemon- 8203519 ' Ί J1 » ’ •ν' PHN 10.438 33 steren van het resonantiesignaal na het begin en voor het einde van het bemonsteringsinterval.

10. Inrichting volgens conclusie 9, net het kenmerk, dat de in richting detectiemiddelen voor het detecteren van omkeringen van de gra-5 dientrichting van een gemoduleerd gradientmagneetveld en een stuureenheid bevat voor het leveren van pulsen op bemonsteringstijdstippen, waarbij de tijdstippen van de door de stuureenheid geleverde pulsen met behulp van een door de detectiemiddelen gegenereerd signaal instelbaar is voor het synchroniseren van de bemonsteringstijdstippen.

11. Inrichting volgens conclusie 10, waarmee een kernspin resonan tie echotechniek uitvoerbaar, is, met het kenmerk, dat de detectiemiddelen aan de vervrerkingsmiddelen pulsen, die door het detecteren van de tijdstippen van omkering van de gradientrichting zijn bepaald, aanbiedt voor het bepalen van het tijdsverschil tussen het moment van spin-echo en een 15 tijdstip van omkering van de gradientrichting en voor het corrigeren van de tijdsduur tussen een 90° puls en een 180° puls instelbaar is net het halve tijdsverschil. 20 25 30 35 8203519